Ecografia

L'ecografia è una tecnica diagnostica che si serve degli ultrasuoni. Questi ultimi possono essere utilizzati nell'esecuzione di un'ecografia semplice, oppure abbinati a una TC per ottenere immagini di sezioni corporee (Tc-Ecotomografia), oppure ancora per acquisire informazioni e immagini del flusso sanguigno (Ecocolordoppler).

Articoli di Approfondimento

Principio di funzionamento

In fisica, gli ultrasuoni sono delle onde meccaniche elastiche longitudinali caratterizzate da lunghezze d'onda  piccole e frequenze elevate. Le onde hanno delle proprietà tipiche:

  • Non trasportano materia
  • Aggirano gli ostacoli
  • Combinano i loro effetti senza modificarsi a vicenda.

Suono e luce sono costituiti da onde.
Le onde sono caratterizzate da un moto oscillatorio in cui la sollecitazione di un elemento si trasmette agli elementi vicini e da questi agli altri, fino a propagarsi a tutto il sistema. Questo moto, risultante dall'accoppiamento di moti individuali, è un tipo di moto collettivo, dovuto alla presenza di legami di tipo elastico fra i componenti del sistema. Esso dà origine alla propagazione di una perturbazione, senza alcun trasporto di materia, in una qualsiasi direzione entro il sistema stesso. Questo moto collettivo è chiamato onda. La propagazione degli ultrasuoni ha luogo nella materia sotto forma di moto ondulatorio che genera delle bande alternate di compressione e rarefazione delle molecole che costituiscono il mezzo.
Basti pensare a quando un sasso viene gettato in uno stagno e si avrà chiaro il concetto di onda.

La lunghezza d'onda è intesa come distanza tra due punti consecutivi in fase, cioè aventi, nello stesso istante, identica ampiezza e senso di moto. La sua unità di misura è il metro, compresi i suoi sottomultipli. Il range di lunghezze d'onda utilizzato negli ultrasuoni è compreso tra 1,5 e 0,1 nanometri (nm, cioè un miliardesimo di metro ).
La frequenza è definita come il numero di oscillazioni complete, o cicli, che le particelle compiono nell'unità di tempo ed è misurata in Hertz (Hz). Il range di frequenze utilizzate negli ultrasuoni è compreso tra 1 e 10-20 Mega Hertz (MHz, cioè un milione di Hertz) ed a volte è anche maggiore di 20MHz. Queste frequenze non sono udibili dall'orecchio umano.
Le onde si propagano con una certa velocità, che dipende dall'elasticità e dalla densità del mezzo che attraversano. La velocità di propagazione di un'onda è data dal prodotto della sua frequenza per la sua lunghezza d'onda (vel = freq x lunghezza d'onda).

 

ecografia

 

Per propagarsi, gli ultrasuoni hanno bisogno di un substrato (il corpo umano per esempio), di cui alterano transitoriamente le forze elastiche di coesione delle particelle. A seconda del substrato, quindi a seconda della sua densità e delle forze di coesione delle sue molecole, ci sarà una diversa velocità di propagazione dell'onda al suo interno.
Si definisce come Impedenza Acustica la resistenza intrinseca della materia ad essere attraversata dagli ultrasuoni. Essa condiziona la loro velocità di propagazione nella materia ed è direttamente proporzionale alla densità del mezzo moltiplicata per la velocità di propagazione degli ultrasuoni nel mezzo stesso (IA= vel x densità). I diversi tessuti del corpo umano hanno tutti una impedenza diversa, ed è questo il principio su cui si basa la tecnica ecografia.
Per esempio, aria e acqua hanno bassa impedenza acustica, grasso fegato e muscolo ce l'hanno intermedia e osso ed acciaio ce l'hanno altissima. Inoltre, grazie a questa proprietà dei tessuti, l'ecografo talvolta riesce a vedere cose che la TC (Tomografia Computerizzata) non vede, come per esempio la steatosi epatica, cioè l'accumulo di grasso negli epatociti (cellule del fegato), gli ematomi da contusione (stravaso di sangue) e altri tipi di raccolte fluide o solide isolate.

Nell'ecografia gli ultrasuoni vengono generati per effetto piezoelettrico ad alta frequenza. Per effetto piezoelettrico si intende la proprietà, posseduta da alcuni cristalli di quarzo o di alcuni tipi di ceramiche, di vibrare ad alta frequenza se collegati ad una tensione elettrica, quindi se attraversati da una corrente elettrica alternata. Questi cristalli sono contenuti all'interno della sonda ecografia posta a contatto con la cute od i tessuti del soggetto, chiamata trasduttore, che emette così fasci di ultrasuoni che attraversano i corpi da esaminare e che subiscono un'attenuazione che è in rapporto diretto con la frequenza di emissione del trasduttore. Dunque, maggiore è la frequenza degli ultrasuoni, e maggiore è la loro penetrazione nei tessuti, con una maggiore risoluzione delle immagini. Per lo studio degli organi addominali si utilizzano di solito frequenze di lavoro comprese tra 3 e 5 Mega Hertz, mentre frequenze più alte, maggiori di 7,5 Mega Hertz, a maggiore capacità risolutiva, vengono utilizzate per la valutazione dei tessuti superficiali (tiroide, mammella, scroto ecc.).
I punti di passaggio tra tessuti con impedenza acustica diversa vengono chiamati Interfacce. Ogni volta che gli ultrasuoni incontrano un'interfaccia, il fascio viene in parte riflesso (torna indietro) ed in parte rifratto (cioè assorbito dai tessuti sottostanti). Il fascio riflesso viene chiamato anche eco; esso, in fase di ritorno, si dirige nuovamente al trasduttore dove eccita il cristallo della sonda generando una corrente elettrica. In altre parole, l'effetto piezoelettrico trasforma gli ultrasuoni in segnali elettrici che vengono poi elaborati tramite un calcolatore e trasformati in un immagine sul video in tempo reale.
È possibile perciò, tramite l'analisi delle caratteristiche dell'onda ultrasonora riflessa, ottenere informazioni utili per differenziare strutture con diversa densità. L'energia di riflessione è direttamente proporzionale alla variazione di impedenza acustica tra due superfici. Per significative variazioni, come per esempio il passaggio tra l'aria e la cute, il fascio ultrasonoro può subire una riflessione totale; per questo è necessario l'uso di sostanze gelatinose tra sonda e cute. Esse hanno lo scopo di eliminare l'aria.

Modalità di esecuzione

L'ecografia può essere eseguita in tre modi diversi:

 

A-Mode (Amplitude Mode= modulazioni di ampiezza): è attualmente superato dal B-Mode. Con la A-Mode, ogni eco viene presentato come una deflessione della linea di base (che esprime il tempo necessario all'onda riflessa per ritornare al sistema ricevente, cioè la distanza tra l'interfaccia che ha provocato la riflessione e la sonda), come un "picco" la cui ampiezza corrisponde all'intensità del segnale che lo ha generato. È il modo più semplice di rappresentare il segnale ecografico ed è di tipo monodimensionale (cioè offre un'analisi in una sola dimensione). Essa dà informazioni sulla sola natura della struttura in esame (liquido o solido). La A-Mode è ancora usata, ma solo in oculistica ed in neurologia.

 

TM-Mode (Time Motion Mode): in essa, il dato A-Mode viene arricchito dal dato dinamico. Si ottiene un immagine bidimensionale in cui ogni eco è rappresentato da un punto luminoso. I punti si spostano orizzontalmente in relazione ai movimenti delle strutture. Se le interfacce sono ferme, anche i punti luminosi rimarranno fermi. è  simile all'A-Mode, ma con la differenza che viene registrato anche il movimento dell'eco. Questa metodica è tuttora usata in cardiologia, soprattutto per le dimostrazioni della cinetica valvolare.

 

B-Mode (Brightness Mode o modulazione di luminosità): si tratta di una classica immagine Ecotomografica (cioè di una sezione del corpo) della rappresentazione su un monitor televisivo degli echi provenienti dalle strutture in esame. L'immagine viene  costruita convertendo le onde riflesse in segnali la cui luminosità (tonalità di grigio) è proporzionale all'intensità dell'eco; i rapporti spaziali fra i vari echi "costruiscono" sullo schermo l'immagine della sezione dell'organo in esame. Offre anch'essa immagini bidimensionali.

L'introduzione della scala dei grigi (diverse tonalità di grigio per rappresentare echi di diversa ampiezza) ha maggiormente migliorato la qualità dell'immagine ecografia. Così tutte le strutture corporee vengono rappresentate con toni che vanno dal nero al bianco. I punti bianchi stanno a significare la presenza di un' immagine chiamata iperecogena (per esempio un calcolo), mentre i  punti neri di un' immagine ipoecogena (per esempio i liquidi).

In base alla tecnica di scansione, l'ecografia B-Mode può essere statica (o manuale) o dinamica (real-time). Con gli ecografi real-time l'immagine viene costantemente ricostruita (almeno 16 scansioni complete al secondo) in fase dinamica, fornendo una rappresentazione continua in tempo reale.


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